Atemwegserkrankungen: Ultrafeine Partikel – sehr klein und sehr gefährlich?

Eine neue Studie von Forschenden bei Helmholtz Munich zeigt, dass ultrafeine Partikel, die die kleinsten Größenfraktionen der Feinstaubbelastung darstellen, für die menschliche Gesundheit gefährlicher sein könnten als größere Partikel.

Diese Ergebnisse tragen zu der wachsenden Zahl an Studien bei, die darauf hinweisen, dass es möglicherweise nicht ausreicht, sich bei der Bewertung von Risiken für die öffentliche Gesundheit auf größere Partikelkonzentrationen und Gase zu konzentrieren. Die Studie wurde jetzt im „American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine” veröffentlicht.

Es besteht die Vermutung, dass ultrafeine Partikel (Partikel mit einem Durchmesser von <0,1 µm [UFP]) zu größeren Gesundheitsproblemen führen können als größere Partikel. Ultrafeine Partikel stellen die kleinste Größenfraktion der partikulären Luftverschmutzung dar, unterscheiden sich jedoch in vielerlei Hinsicht von größeren Partikeln. Beispielsweise tragen sie nur unwesentlich zur Partikelmasse bei, dominieren jedoch in der Partikelanzahlkonzentration und verfügen über eine große Oberfläche und Reaktivität, die es den UFP ermöglicht, mehr chemische Verbindungen zu transportieren. Die Erkenntnisse über die gesundheitlichen Auswirkungen von UFP sind jedoch nach wie vor begrenzt.

Ein Team von Forschenden um Prof. Annette Peters, Dr. Susanne Breitner-Busch und Maximilian Schwarz vom Institut für Epidemiologie bei Helmholtz Munich hat nun anhand von Daten aus einer gezielten Messkampagne die Auswirkungen von Partikeln unterschiedlicher Größe auf die ursachenspezifische Sterblichkeit untersucht. Sie fanden ein erhöhtes Risiko für Todesfälle aufgrund von Atemwegserkrankungen – vor allem bei kleineren Partikeln im Vergleich zu größeren Partikeln.

Die Forschenden führten eine multizentrische epidemiologische Studie über acht aufeinanderfolgende Jahre von 2010 bis 2017 in den drei deutschen Städten Dresden, Leipzig und Augsburg durch. Diese Studie ist eine der ersten, die mehrere Messstationen pro Stadt verwendet, um unterschiedliche Expositionssituationen abzubilden, und verwendet einen neuartigen statistischen Ansatz zur Analyse der Daten. Die Daten aus einer hoch spezialisierten Messkampagne ermöglichten es den Forschenden, eine hohe Standardisierung und Vergleichbarkeit zwischen den Messstationen zu erreichen – ein großes Problem bei der Messung und Analyse von UFP.

Erhöhtes Sterberisiko durch Atemwegserkrankungen – insbesondere bei kleineren Partikelgrößen

Die Forschenden berichten in ihrer Studie ein signifikant erhöhtes Sterberisiko aufgrund von Atemwegserkrankungen fünf bis sieben Tage nach der Exposition gegenüber UFP. Es konnte gezeigt werden, dass bei einem Konzentrationsanstieg von 3223 Partikeln/cm³ das Risiko der respiratorischen Mortalität um 4,46 Prozent anstieg (95%-KI 1,52–7,48). Diese Ergebnisse waren unabhängig von anderen partikulären Luftschadstoffen (z. B. PM_2,5-Feinstaub), was auf eine eigenständige Wirkung dieser Partikel hindeutet. Darüber hinaus zeigten weitere Analysen, dass kleinste Partikelgrößen stärkere Auswirkungen auf das respiratorische Sterberisiko haben.

Jenseits des Feinstaubs

„Diese Ergebnisse sind ein weiterer Schritt zu einem besseren Verständnis der gesundheitlichen Auswirkungen von ultrafeinen Partikeln und deren möglicher Einbindung in die künftige Routineüberwachung“, folgert Maximilian Schwarz. In einem ersten Schritt veröffentlichte die Weltgesundheitsorganisation im Jahr 2021 „Good Practice Statements“, in denen sie insbesondere mehr UFP-Daten und die Notwendigkeit epidemiologischer Studien forderte. „Die Ergebnisse der Studie verstärken die Hinweise darauf, dass es wichtig sein kann, unsere Überwachung der Luftqualität und die Risikobewertung für die öffentliche Gesundheit auf Konzentrationen größerer sowie ultrafeiner Partikel und Gase zu konzentrieren“, sagt Prof. Dr. Annette Peters. Wenn sich die Studienlage verstärkt, könnte sich eine Verringerung anderer Schadstoffklassen, wie zum Beispiel UFP, positiv auf die Gesundheit der Menschen auswirken.

Die Studie wurde von Helmholtz Munich durchgeführt in Zusammenarbeit mit dem Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, das Messungen zu dem Projekt beigetragen hat.